最小路径覆盖问题

匿名 (未验证) 提交于 2019-12-03 00:39:02

byvoid好神啊Orz
摘自byvoid的题解

【问题分析】

有向无环图最小路径覆盖,可以转化成二分图最大匹配问题,从而用最大流解决。

【建模方法】

构造二分图,把原图每个顶点i拆分成二分图X,Y集合中的两个顶点Xi和Yi。对于原图中存在的每条边(i,j),在二分图中连接边(Xi,Yj)。然后把二分图最大匹配模型转化为网络流模型,求网络最大流。

最小路径覆盖的条数,就是原图顶点数,减去二分图最大匹配数。沿着匹配边查找,就是一个路径上的点,输出所有路径即可。

【建模分析】

对于一个路径覆盖,有如下性质:

1、每个顶点属于且只属于一个路径。
2、路径上除终点外,从每个顶点出发只有一条边指向路径上的另一顶点。

所以我们可以把每个顶点理解成两个顶点,一个是出发,一个是目标,建立二分图模型。该二分图的任何一个匹配方案,都对应了一个路径覆盖方案。如果匹配数为0,那么显然路径数=顶点数。每增加一条匹配边,那么路径覆盖数就减少一个,所以路径数=顶点数 - 匹配数。要想使路径数最少,则应最大化匹配数,所以要求二分图的最大匹配。

注意,此建模方法求最小路径覆盖仅适用于有向无环图,如果有环或是无向图,那么有可能求出的一些环覆盖,而不是路径覆盖。

#include <queue> #include <cstdio> #include <cstring> const int N=3550,inf=0x3f3f3f3f,S=0,T=302; int n,m,head[N],ecnt=1,h[N]; struct Edge{int to,nxt,val;}e[N*N<<1]; void add(int bg,int ed,int val){     e[++ecnt].nxt=head[bg];     e[ecnt].to=ed;     head[bg]=ecnt;     e[ecnt].val=val; } std::queue<int>q; bool bfs() {     q.push(S);     std::memset(h,-1,sizeof h);     h[S]=0;     while(!q.empty()) {         int u=q.front();         q.pop();         for(int v,i=head[u]; i; i=e[i].nxt) {             v=e[i].to;             if(h[v]==-1&&e[i].val) {                 h[v]=h[u]+1;                 q.push(v);             }         }     }     return h[T]!=-1; } int dfs(int x,int f) {     if(x==T)return f;     int used=0,tp;     for(int i=head[x]; i; i=e[i].nxt) {         int v=e[i].to;         if(h[v]!=h[x]+1||!e[i].val)continue;         tp=dfs(v,std::min(f-used,e[i].val));         used+=tp,e[i].val-=tp;         e[i^1].val+=tp;         if(used==f)return f;     }     if(!used) h[x]=-1;     return used; } bool vis[333];  void dfs(int x){     for(int i=head[x];i;i=e[i].nxt){         if(vis[e[i].to])continue;         if(e[i].val==0&&e[i].to>n) {             vis[e[i].to-n]=1;             printf("%d ",e[i].to-n);             dfs(e[i].to-n);return;         }     } } int maxflow; void dinic() {     while(bfs())maxflow+=dfs(S,inf); } void insert(int a,int b,int c){add(a,b,c);add(b,a,0);} int main(){     scanf("%d%d",&n,&m);     for(int i=1,a,b;i<=m;i++) {         scanf("%d%d",&a,&b);         insert(a,b+n,1);     }     for(int i=1;i<=n;i++) insert(S,i,1),insert(i+n,T,1);     dinic();     for(int i=1;i<=n;i++){         if(vis[i])continue;         printf("%d ",i);vis[i]=1;         for(int j=head[i];j;j=e[j].nxt){             int v=e[j].to;             if(v<=n) continue;             if(vis[v-n]) continue;             if(!e[j].val) vis[v-n]=1,printf("%d ",v-n),dfs(v-n);          }         printf("\n");     }     printf("%d",n-maxflow); }

原文:https://www.cnblogs.com/sdfzhsz/p/9266081.html

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